KR20170067169A - 무선전력 송신장치 및 송신방법 - Google Patents

무선전력 송신장치 및 송신방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20170067169A
KR20170067169A KR1020170068187A KR20170068187A KR20170067169A KR 20170067169 A KR20170067169 A KR 20170067169A KR 1020170068187 A KR1020170068187 A KR 1020170068187A KR 20170068187 A KR20170068187 A KR 20170068187A KR 20170067169 A KR20170067169 A KR 20170067169A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
unit
power transmission
transmission
sensing
power
Prior art date
Application number
KR1020170068187A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101779747B1 (ko
Inventor
배수호
Original Assignee
엘지이노텍 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지이노텍 주식회사 filed Critical 엘지이노텍 주식회사
Priority to KR1020170068187A priority Critical patent/KR101779747B1/ko
Publication of KR20170067169A publication Critical patent/KR20170067169A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101779747B1 publication Critical patent/KR101779747B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/80—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving the exchange of data, concerning supply or distribution of electric power, between transmitting devices and receiving devices
    • H02J7/025—
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/14—Inductive couplings
    • H02J5/005—
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H02J50/12—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling of the resonant type
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/40—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using two or more transmitting or receiving devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/60—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power responsive to the presence of foreign objects, e.g. detection of living beings
    • H04B5/0037—
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B5/00—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems
    • H04B5/70—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes
    • H04B5/79—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes for data transfer in combination with power transfer

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

본 발명은 무선전력 송신방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 무선전력 송신방법은 제1 전력 전송 방식을 감지하기 위한 제1 신호를 전송하고, 미리 정해진 제1 시간 동안 상기 제1 감지 신호에 대응하는 제1 응답 신호를 감지하는 제1 감지 단계; 제2 전력 전송 방식을 감지하기 위한 제2 감지 신호를 전송하고, 미리 정해진 제2 시간 동안 상기 제2 감지 신호에 대응하는 제2 응답 신호를 감지하는 제2 감지단계; 상기 제1 전력 전송 방식과 상기 제2 전력 전송 방식 중 수신된 응답 신호에 기초하여 무선전력 수신장치에 대한 전력 전송 방식을 결정하는 단계; 상기 결정된 전력 전송 방식에 따라 전력 레벨을 조절하는 단계; 상기 결정된 무선전력 전송 방식으로 상기 무선전력 수신장치에 상기 레벨이 조절된 전력을 전송하는 단계;를 포함하고, 상기 제1 감지 단계 및 상기 제2 감지 단계는 교차 동작한다.

Description

무선전력 송신장치 및 송신방법{WIRELESS APPARATUS AND METHOD FOR TRANSMITTING POWER}
본 발명은 무선전력 송신장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 각종 전자 기기가 배터리를 구비하고, 배터리에 충전된 전력을 이용하여 구동한다. 이 때 전자 기기에서, 배터리는 교체될 수 있으며, 재차 충전될 수도 있다. 여기서, 배터리의 충전을 위하여, 전자 기기는 외부의 충전 장치와 접촉하기 위한 접촉 단자를 구비한다. 즉 전자 기기는 접촉 단자를 통해, 충전 장치와 전기적으로 연결된다. 그런데, 전자 기기에서 접촉 단자가 외부로 노출됨에 따라, 이물질에 의해 오염되거나 습기에 의해 단락(short)될 수 있다. 이러한 경우, 접촉 단자와 충전 장치 사이에 접촉 불량이 발생되어, 전자 기기에서 배터리가 충전되지 않는 문제점이 있다.
상기한 문제점을 해결하기 위하여, 무선전력 충전 시스템이 제안되고 있다. 무선 전력 충전 시스템은 무선 전력 송신 장치와 무선 전력 수신 장치를 포함한다. 여기서, 전자 기기가 무선 전력 수신 장치로 구현된다. 이 때 무선 전력 송신 장치가 무선 송신부를 통해 전력을 송신하고, 무선전력 수신장치가 무선 수신부를 통해 전력을 수신한다.
무선전력 충전 시스템의 구현 방법으로써 대표적으로 자기유도방식과 자기공진방식이 있다.
자기유도방식은 두 개의 코일을 근접시켜 한쪽의 코일에 전류를 흘려 그에 따라 발생한 자속을 매개로 하여 다른 쪽의 코일에도 기전력이 발생하는 비접촉 에너지 전송기술로써, 수백 khz의 주파수를 사용할 수 있다.
자기 공진 방식은 전자파나 전류를 이용하지 않고 전장 또는 자장만을 이용하는 자기 공명 기술로써 전력 전송이 가능한 거리가 수 미터 이상으로써, 수십 MHz의 대역을 이용하는 것이 특징이다.
이와 같이 각각의 충전 방식에 따른 무선전력 전송장치를 구성하거나 복합적인 장치를 구성하는 경우 각각의 코일에서 발생하는 자기장이 상호 영향을 주어 두 충전 방식 모드가 정상동작 하지 않을 수 있다. 또한 독립적인 충전 방식을 취함으로써 각각의 하드웨어와 소프트웨어를 설치 및 설정해야 하는 고비용 및 각 부품의 열화 현상이 발생할 수 있는 문제점이 있다.
따라서 본 발명은 향상된 성능을 갖는 무선전력 송신장치를 제공한다.
본 발명은 다양한 무선 전력 송신 방식이 가능한 무선전력 송신장치를 제공한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 무선전력 송신방법은 제1 전력 전송 방식을 감지하기 위한 제1 신호를 전송하고, 미리 정해진 제1 시간 동안 상기 제1 감지 신호에 대응하는 제1 응답 신호를 감지하는 제1 감지 단계; 제2 전력 전송 방식을 감지하기 위한 제2 감지 신호를 전송하고, 미리 정해진 제2 시간 동안 상기 제2 감지 신호에 대응하는 제2 응답 신호를 감지하는 제2 감지단계; 상기 제1 전력 전송 방식과 상기 제2 전력 전송 방식 중 수신된 응답 신호에 기초하여 무선전력 수신장치에 대한 전력 전송 방식을 결정하는 단계; 상기 결정된 전력 전송 방식에 따라 전력 레벨을 조절하는 단계; 상기 결정된 무선전력 전송 방식으로 상기 무선전력 수신장치에 상기 레벨이 조절된 전력을 전송하는 단계;를 포함하고, 상기 제1 감지 단계 및 상기 제2 감지 단계는 교차 동작한다.
본 발명에 따른 무선전력 송신장치는 유도 및 공진 방식을 지원하는 복합형 무선전력 송신장치로서, 최소한의 구성에 의하여 다양한 형태의 최대 전력을 제공할 뿐 아니라, 구성의 공용화에 따른 비용을 절감할 수 있는 효과를 가질 수 있다.
도 1은 자기 유도 방식 등가회로이다.
도 2는 자기 공진 방식 등가회로이다.
도 3은 무선전력전송 시스템을 구성하는 서브 시스템 중 하나로 송신부를 나타낸 블록도이다.
도 4는 무선전력전송 시스템을 구성하는 서브 시스템 중 하나로 수신부를 나타낸 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 무선전력 송신장치의 블록도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 무선전력 전송 동작 흐름도이다.
이하, 본 발명의 실시예에 의한 무선전력전송 시스템의 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시 예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 장치의 크기 및 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
실시예는 무선 전력 전송을 위하여 저주파(50kHz)부터 고주파(15MHz)까지의 다양한 종류의 주파수 대역을 선택적으로 사용하며, 시스템 제어를 위하여 데이터 및 제어신호를 교환할 수 있는 통신시스템의 지원이 필요하다.
실시예는 배터리를 사용하거나 필요로 하는 전자기기를 사용하는 휴대단말 산업, 스마트 시계 산업, 컴퓨터 및 노트북 산업, 가전기기 산업, 전기자동차 산업, 의료기기 산업, 로봇 산업 등 다양한 산업분야에 적용될 수 있다.
실시예는 기기를 제공한 하나 또는 복수개의 전송 코일을 사용하여 한 개 이상의 다수기기에 전력 전송이 가능한 시스템을 고려할 수 있다.
실시예에 따르면 스마트폰, 노트북 등 모바일 기기에서의 배터리 부족문제를 해결할 수 있고, 일 예로 테이블에 무선충전패드를 놓고 그 위에서 스마트폰, 노트북을 사용하면 자동으로 배터리가 충전되어 장시간 사용할 수 있게 된다. 또한 까페, 공항, 택시, 사무실, 식당 등 공공장소에 무선충전패드를 설치하면 모바일기기 제조사별로 상이한 충전단자에 상관없이 다양한 모바일기기를 충전이 가능하다. 또한 무선전력전송 기술이 청소기, 선풍기 등의 생활가전제품에 적용되면 전원케이블을 찾아 다닐 필요가 없게 되고 가정 내에서 복잡한 전선이 사라지면서 건물 내 배선이 줄고 공간활용 폭도 넓어질 수 있다. 또한 현재의 가정용 전원으로 전기자동차를 충전할 경우 많은 시간이 소요되지만 무선전력전송 기술을 통해서 고전력을 전송한다면 충전시간을 줄일 수 있게 되고 주차장 바닥에 무선충전시설을 설치하게 되면 전기자동차 주변에 전원케이블을 준비 해야 하는 불편함을 해소 할 수 있다.
실시예에서 사용되는 용어와 약어는 다음과 같다.
무선전력전송 시스템 (Wireless Power Transfer System): 자기장 영역 내에서 무선 전력 전송을 제공하는 시스템
송신부(Wireless Power Transfer System-Charger): 자기장 영역 내에서 하나 또는 다수기기의 전력수신기에게 무선전력전송을 제공하며 시스템 전체를 관리하는 장치.
수신부(Wireless Power Transfer System-Deivce): 자기장 영역 내에서 전력송신기로부터 무선전력 전송을 제공받는 장치.
충전 영역(Charging Area): 자기장 영역 내에서 실제적인 무선 전력 전송이 이루어지는 지역이며, 응용 제품의 크기, 요구 전력, 동작주파수에 따라 변할 수 있다.
S 파라미터(Scattering parameter): S 파라미터는 주파수 분포상에서 입력전압 대 출력전압의 비로 입력 포트 대 출력 포트의 비(Transmission; S21) 또는 각각의 입/출력 포트의 자체 반사값, 즉 자신의 입력에 의해 반사되어 돌아오는 출력의 값(Reflection; S11, S22).
품질 지수 Q(Quality factor): 공진에서 Q의 값은 주파수 선택의 품질을 의미하고 Q 값이 높을수록 공진 특성이 좋으며, Q 값은 공진기에서 저장되는 에너지와 손실되는 에너지의 비로 표현됨.
무선으로 전력을 전송하는 원리를 살펴보면, 무선 전력 전송 원리로 크게 자기 유도 방식과 자기 공진 방식이 있다.
자기 유도 방식은 소스 인덕터(Ls)와 부하 인덕터(Ll)를 서로 근접시켜 한쪽의 소스 인덕터(Ls)에 전류를 흘리면 발생한 자속을 매개로 부하 인덕터(Ll)에도 기전력이 발생하는 비접촉 에너지 전송기술이다. 그리고 자기 공진 방식은 2개의 공진기를 결합하는 것으로 2개의 공진기 간의 고유의 주파수에 의한 자기 공진이 발생하여 동일 주파수로 진동 하면서 동일 파장 범위에서 전기장 및 자기장을 형성시키는 공명 기법을 활용하여 에너지를 무선으로 전송하는 기술이다.
도 1은 자기 유도 방식 등가회로이다.
도 1을 참조하면, 자기 유도 방식 등가회로에서 송신부는 전원을 공급하는 장치에 따른 소스 전압(V■), 소스 저항(R■), 임피던스 매칭을 위한 소스 커패시터(Cs) 그리고 수신부와의 자기적 결합을 위한 소스 코일(L■)로 구현될 수 있고, 수신부는 수신부의 등가 저항인 부하 저항(Rℓ), 임피던스 매칭을 위한 부하 커패시터(Cℓ) 그리고 송신부와의 자기적 결합을 위한 부하 코일(Lℓ)로 구현될 수 있고, 소스 코일(L■)과 부하 코일(Lℓ)의 자기적 결합 정도는 상호 인덕턴스(M■ℓ)로 나타낼 수 있다.
도 1에서 임피던스 매칭을 위한 소스 커패시터(C■)와 부하 커패시터(Cℓ)이 없는 오로지 코일로만 이루어진 자기 유도 등가회로로부터 입력전압 대 출력전압의 비(S21)를 구하여 이로부터 최대 전력 전송 조건을 찾으면 최대 전력 전송 조건은 이하 수학식 1을 충족한다.
수학식 1
L■/R■=Lℓ/Rℓ
상기 수학식 1에 따라 송신 코일(L■)의 인덕턴스와 소스 저항(R■)의 비와 부하 코일(Lℓ)의 인덕턴스와 부하 저항(Rℓ)의 비가 같을 때 최대 전력 전송이 가능하다. 인덕턴스만 존재하는 시스템에서는 리액턴스를 보상할 수 있는 커패시터가 존재하지 않기 때문에 최대 전력 전달이 이루이지는 지점에서 입/출력 포트의 자체 반사값(S11)의 값은 0이 될 수 없고, 상호 인덕턴스(M■ℓ) 값에 따라 전력 전달 효율이 크게 변화할 수 있다. 그리하여 임피던스 매칭을 위한 보상 커패시터로써 송신부에 소스 커패시터(C■)가 부가될 수 있고, 수신부에 부하 커패시터(Cl)가 부가될 수 있다. 상기 보상 커패시터(C■, Cℓ)는 예로 수신 코일(L■) 및 부하 코일(Lℓ) 각각에 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있다. 또한 임피던스 매칭을 위하여 송신부 및 수신부 각각에는 보상 커패시터 뿐만 아니라 추가적인 커패시터 및 인덕터와 같은 수동 소자가 더 부가될 수 있다.
도 2는 자기 공진 방식 등가회로이다.
도 2를 참조하면, 자기 공진 방식 등가회로에서 송신부는 소스 전압(V■), 소스 저항(Rs) 그리고 소스 인덕터(L■)의 직렬 연결로 폐회로를 구성하는 소스 코일(Source coil)과 송신측 공진 인덕터(L■)와 송신측 공진 커패시터(C■)의 직렬 연결로 폐회로를 구성하는 송신측 공진 코일(Resonant coil)로 구현되고, 수신부는 부하 저항(R■)와 부하 인덕터(L■)의 직렬 연결로 폐회로를 구성하는 부하 코일(Load coil)과 수신측 공진 인덕터(L■)와 수신측 공진 커패시터(C■)의 질렬 연결로 폐회로를 구성하는 수신측 공진 코일로 구현되며, 소스 인덕터(L■)와 송신측 인덕터(L■)는 K■■의 결합계수로 자기적으로 결합되고, 부하 인덕터(Ll)와 부하측 공진 인덕터(L■)는 K■■의 결합계수로 자기적으로 결합되고, 송신측 공진 인덕터(L■)와 수신측 공진 인덕터(L■)는 L■■의 결합 계수로 자기적으로 결합된다.
자기 공진 방식은 두 공진기의 공진 주파수가 동일할 때에는 송신부의 공진기의 에너지의 대부분이 수신부의 공진기로 전달되어 전력 전달 효율이 향상될 수 있고, 자기 공진 방식에서의 효율은 이하 수학식 2를 충족할 때 좋아진다.
수학식 2
k/Γ >> 1 (k는 결합계수, Γ 감쇄율)
자기 공진 방식에서 효율을 증가시키기 위하여 임피던스 매칭을 위한 소자를 부가할 수 있고, 임피던스 매칭 소자는 인덕터 및 커패시터와 같은 수동 소자가 될 수 있다.
이와 같은 무선 전력 전송 원리를 바탕으로 자기 유도 방식 또는 자기 공진 방식으로 전력을 전달하기 위한 무선전력전송 시스템을 살펴본다.
도 3은 무선전력전송 시스템을 구성하는 서브 시스템 중 하나로 송신부를 나타낸 블록도이다.
도 3을 참조하면, 무선전력전송 시스템은 송신부(1000)와 상기 송신부(1000)로부터 무선으로 전력을 전송받는 수신부(2000)를 포함할 수 있고, 상기 송신부(1000)는 송신측 교류/직류 변환부(1100), 송신측 직류/교류 변환부(1200), 송신측 임피던스 매칭부(1300), 송신 코일부(1400) 그리고 송신측 통신 및 제어부(1500)을 포함할 수 있다.
송신측 교류/직류 변환부(1100)는 송신측 통신 및 제어부(1500)의 제어 하에 외부로부터 제공되는 교류 신호를 직류 신호로 변환하는 전력 변환부로써, 상기 송신측 교류/직류 변환부(1100)는 서브 시스템으로 정류기(1110)와 송신측 직류/직류 변환부(1120)을 포함할 수 있다. 상기 정류기(1110)는 제공되는 교류 신호를 직류 신호로 변환하는 시스템으로써 이를 구현하는 실시예로 고주파수 동작 시 상대적으로 높은 효율을 가지는 다이오드 정류기, 원-칩(one-chip)화가 가능한 동기 정류기 또는 원가 및 공간 절약이 가능하고 및 데드 타임(Dead time)의 자유도가 높은 하이브리드 정류기가 될 수 있다. 또한 상기 송신측 직류/직류 변환부(1120)는 송신측 통신 및 제어부(1500)의 제어 하에 상기 정류기(1110)으로부터 제공되는 직류 신호의 레벨을 조절하는 것으로 이를 구현하는 예로 입력 신호의 레벨을 낮추는 벅 컨버터(Buck converter), 입력 신호의 레벨을 높이는 부스트 컨버터(Boost converter), 입력 신호의 레벨을 낮추거나 높일 수 있는 벅 부스트 컨버터(Buck Boost converter) 또는 축 컨버터(Cuk converter)가 될 수 있다. 또한 상기 송신측 직류/직류 변환부(1120)는 전력 변환 제어 기능을 하는 스위치소자와 전력 변환 매개 역할 또는 출력 전압 평활 기능을 하는 인덕터 및 커패시터, 전압 이득을 조절 또는 전기적인 분리 기능(절연 기능)을 하는 트랜스 등을 포함할 수 있으며, 입력되는 직류 신호에 포함된 리플 성분 또는 맥동 성분(직류 신호에 포함된 교류 성분)을 제거하는 기능을 할 수 있다. 그리고 상기 송신측 직류/직류 변환부(1120)의 출력 신호의 지령치와 실제 출력 치와의 오차는 피드백 방식을 통해 조절될 수 있고, 이는 상기 송신측 통신 및 제어부(1500)에 의하여 이루어 질 수 있다.
송신측 직류/교류 변환부(1200)는 송신측 통신 및 제어부(1500)의 제어 하에 송신측 교류/직류 변환부(1100)으로부터 출력되는 직류 신호를 교류 신호로 변환하고, 변환된 교류 신호의 주파수를 조절할 수 있는 시스템으로 이를 구현하는 예로 하프 브릿지 인버터(Half bridge inverter) 또는 풀 브릿지 인버터(Full bridge inverter)가 있다. 또한 상기 송신측 직류/교류 변환부(1200)는 출력 신호의 주파수를 생성하는 오실레이터(Ocillator)와 출력 신호를 증폭하는 파워 증폭부를 포함할 수 있다.
송신측 임피던스 매칭부(1300)는 서로 다른 임피던스를 가진 지점에서 반사파를 최소화하여 신호의 흐름을 좋게 한다. 송신부(1000)와 수신부(2000)의 두 코일은 공간적으로 분리되어 있어 자기장의 누설이 많으므로 상기 송신부(1000)와 수신부(2000)의 두 연결단 사이의 임피던스 차이를 보정하여 전력 전달 효율을 향상시킬 수 있다. 상기 송신측 임피던스 매칭부(1300)는 인덕터, 커패시터 그리고 저항 소자로 구성될 수 있고, 통신 및 제어부(1500)의 제어 하에 상기 인덕터의 인덕턴스와 커패시터의 커패시턴스 그리고 저항의 저항 값을 가변하여 임피던스 매칭을 위한 임피던스 값을 조정할 수 있다. 그리고 무선전력전송 시스템이 자기 유도 방식으로 전력을 전송하는 경우, 송신측 임피던스 매칭부(1300)는 직렬 공진 구조 또는 병렬 공진 구조를 가질 수 있고, 송신부(1000)와 수신부(2000) 사이의 유도 결합 계수를 증가시켜 에너지 손실을 최소화 할 수 있다. 그리고 무선전력전송 시스템이 자기 공진 방식으로 전력을 전송하는 경우, 송신측 임피던스 매칭부(1300)는 송신부(1000)와 수신부(2000) 간의 이격 거리가 변화되거나 금속성 이물질, 다수의 디바이스에 의한 상호 영향 등에 따라 코일의 특성의 변화로 에너지 전송 선로상의 매칭 임피던스 변화에 따른 임피던스 매칭의 실시간 보정을 가능하게 할 수 있고, 그 보정 방식으로써 커패시터를 이용한 멀티 매칭 방식, 멀티 안테나를 이용한 매칭 방식, 멀티 루프를 이용한 방식 등이 될 수 있다.
송신측 코일(1400)은 복수개의 코일 또는 단수개의 코일로 구현될 수 있고, 송신측 코일(1400)이 복수개로 구비되는 경우 이들은 서로 이격되어 배치되거나 서로 중첩되어 배치될 수 있고, 이들이 중첩되어 배치되는 경우 중첩되는 면적은 자속 밀도의 편차를 고려하여 결정할 수 있다. 또한 송신측 코일(1400)을 제작할 때 내부 저항 및 방사 저항을 고려하여 제작할 수 있고, 이 때 저항 성분이 작으면 품질 지수(Quality factor)가 높아지고 전송 효율이 상승할 수 있다.
통신 및 제어부(1500)는 서브 시스템으로써 송신측 제어부(1510)와 송신측 통신부(1520)를 포함할 수 있다. 상기 송신측 제어부(1510)는 수신부(2000)의 전력 요구량, 현재 충전량 그리고 무선 전력 방식을 고려하여 상기 송신측 교류/직류 변환부(1100)의 출력 전압을 조절하는 역할을 할 수 있다. 그리고 최대 전력 전송 효율를 고려하여 상기 송신측 직류/교류 변환부(1200)를 구동하기 위한 주파수 및 스위칭 파형들을 생성하여 전송될 전력을 제어할 수 있다. 또한 수신부(2000)의 저장부(미도시)로부터 독출한 제어에 요구되는 알고리즘, 프로그램 또는 어플리케이션을 이용하여 수신부(2000)의 동작 전반을 제어할 수 있다. 한편 상기 송신측 제어부(1510)는 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤유닛(Micro Controller Unit) 또는 마이콤(Micom)이라고 지칭할 수 있다. 상기 송신측 통신부(1520)는 수신측 통신부(2620)와 통신을 수행할 수 있고, 통신 방식의 일 예로 블루투스 방식을 이용할 수 있다. 상기 송신측 통신부(1520)와 수신측 통신부(2620)는 서로간에 충전 상황 정보 및 충전 제어 명령 등의 송수신을 진행할 수 있다. 그리고 상기 충전 상황 정보로는 수신부(2000)의 개수, 배터리 잔량, 충전 횟수, 사용량, 배터리 용량, 배터리 비율 그리고 송신부(1000)의 전송 전력량 등을 포함할 수 있다. 또한 송신측 통신부(1520)는 수신부(2000)의 충전 기능을 제어하는 충전 기능 제어 신호를 송신할 수 있고, 상기 충전 기능 제어 신호는 수신부(2000)를 제어하여 충전 기능을 인에이블(enabled) 또는 디스에이블(disabled)하게 하는 제어 신호일 수 있다.
한편 송신부(1000)는 송신측 통신부(1520)와 상이한 하드웨어로 구성되어 송신부(1000)가 아웃-밴드(out-band) 형식으로 통신될 수 도 있다. 그리고, 송신부(1000)와 송신측 통신부(1520)가 하나의 하드웨어로 구현되어, 송신부(1000)가 인-밴드(in-band) 형식으로 통신을 수행할 수도 있다. 또한 상기 송신측 통신부(1520)는 상기 송신측 제어부(1510)와 별로로 구성될 수 있고, 상기 수신부(2000) 또한 수신측 통신부(2620)가 수신 장치의 제어부(2610)에 포함되거나 별도로 구성될 수 있다.
도 4는 무선전력전송 시스템을 구성하는 서브 시스템 중 하나로 수신부를 나타낸 블록도이다.
도 4를 참조하면, 무선전력전송 시스템은 송신부(1000)와 상기 송신부(1000)로부터 무선으로 전력을 전송받는 수신부(2000)를 포함할 수 있고, 상기 수신부(2000)는 수신측 코일부(2100), 수신측 임피던스 매칭부(2200), 수신측 교류/직류 변환부(2300), 직류/직류변환부(2400), 부하(2500) 및 수신측 통신 및 제어부(2600)를 포함할 수 있다.
수신측 코일부(2100)은 자기 유도 방식 또는 자기 공진 방식을 통해 전력을 수신할 수 있다. 이와 같이 전력 수신 방식에 따라서 유도 코일 또는 공진 코일 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 그리고 수신측 코일부(2100)는 근거리 통신용 안테나(Near Field Communication)를 함께 구비할 수 있다. 그리고 상기 수신측 코일부(2100)은 송신측 코일부(1400)와 동일할 수 있고, 수신 안테나의 치수는 수신부(200)의 전기적 특성에 따라 달라질 수 있다.
수신측 임피던스 매칭부(2200)는 송신기(1000)와 수신기(2000) 사이의 임피던스 매칭을 수행한다.
상기 수신측 교류/직류 변환부(2300)는 수신측 코일부(2100)으로부터 출력되는 교류 신호를 정류하여 직류 신호를 생성한다.
수신측 직류/직류변환부(2400)는 수신측 교류/직류 변환부(2300)에서 출력되는 직류 신호의 레벨을 부하(2500)의 용량에 맞게 조정할 수 있다.
상기 부하(2500)는 배터리, 디스플레이, 음성 출력 회로, 메인 프로세서 그리고 각종 센서들을 포함할 수 있다.
수신측 통신 및 제어부(2600)는 송신측 통신 및 제어부(1500)로부터 웨이크-업 전력에 의해 활성화 될 수 있고, 상기 송신측 통신 및 제어부(1500)와 통신을 수행하고, 수신부(2000)의 서브 시스템의 동작을 제어할 수 있다.
상기 수신부(2000)는 단수 또는 복수개로 구성되어 송신부(1000)로부터 동시에 에너지를 무선으로 전달 받을 수 있다. 즉 자기 공진 방식의 무선전력전송 시스템에서는 하나의 송신부(1000)로부터 복수의 타켓 수신부(2000)가 전력을 공급받을 수 있다. 이때 상기 송신부(1000)의 송신측 매칭부(1300)는 복수개의 수신부(2000)들 사이의 임피던스 매칭을 적응적으로 수행할 수 있다. 이는 자기 유도 방식에서 서로 독립적인 수신측 코일부를 복수개 구비하는 경우에도 동일하게 적용될 수 있다.
또한 상기 수신부(2000)가 복수개로 구성된 경우 전력 수신 방식이 동일한 시스템이거나, 서로 다른 종류의 시스템이 될 수 있다. 이 경우, 송신부(1000)는 자기 유도 방식 또는 자기 공진 방식으로 전력을 전송하는 시스템이거나 양 방식을 혼용한 시스템일 수 있다.
한편 무선전력전송 시스템의 신호의 크기와 주파수 관계를 살펴보면, 자기 유도 방식의 무선 전력 전송의 경우, 송신부(1000)에서 송신측 교류/직류 변환부(1100)은 110V~220V의 60Hz의 교류 신호를 인가 받아 10V 내지 20V의 직류 신호로 변환하여 출력할 수 있고, 송신측 직류/교류 변환부(1200)는 직류 신호를 인가받아 125KHz의 교류 신호를 출력할 수 있다. 그리고 수신부(2000)의 수신측 교류/직류 변환부(2300)는 125KHz의 교류 신호를 입력 받아 10V 내지 20V의 직류 신호로 변환하여 출력할 수 있고, 수신측 직류/직류변환부(2400)는 부하(2500)에 적합한, 예를 들어 5V의 직류 신호를 출력하여 상기 부하(2500)에 전달할 수 있다. 그리고 자기 공진 방식의 무선 전력 전송의 경우, 송신부(1000)에서 송신측 교류/직류 변환부(1100)은 110V~220V의 60Hz의 교류 신호를 인가 받아 10V 내지 20V의 직류 신호로 변환하여 출력할 수 있고, 송신측 직류/교류 변환부(1200)는 직류 신호를 인가받아 6.78MHz의 교류 신호를 출력할 수 있다. 그리고 수신부(2000)의 수신측 교류/직류 변환부(2300)는 6.78MHz의 교류 신호를 입력 받아 10V 내지 20V의 수신측 직류 신호로 변환하여 출력할 수 있고, 직류/직류변환부(2400)는 부하(2500)에 적합한, 예를 들어 5V의 직류 신호를 출력하여 상기 부하(2500)에 전달할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 무선전력 송신장치의 블록도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 무선전력 송신장치는 교류-직류 변환부(3100), 변압부(3200), 메인 제어부(3300), 송신 제어부(3400), 스위치부(3500), 전력변환부(3600), 매칭부(3700) 및 코일부(3800)을 포함한다.
교류-직류 변환부(3100)는 전원공급부(30)로부터 수신되는 교류 전력을 직류 전압으로 생성할 수 있다.
변압부(3200)는 제어신호에 기초하여 상기 교류-직류 변환부(3100)로부터 출력되는 직류 전원의 레벨을 조절할 수 있다. 변압부(3200)는 메인 제어부(3700)의 제어에 따라 활성화된 송신 제어부의 제어 신호에 기초하여 상기 교류-직류 변환부(3100)에서 출력되는 직류 전원의 레벨을 조절할 수 있다.
변압부(3200)는 직류 입력에서 직류 출력으로 변환을 기본으로 하므로 스위치모드파워서플라이(Switched Mode Power Supply:SPMS), 직류-직류 변압기 또는 직류-직류 컨버터라고 한다.
상기 변압부(3200)는 출력 전압이 입력 전압보다 낮게 나타나는 벅 컨버터, 출력 전압이 입력 전압보다 높게 나타나는 부스트 컨버터, 상기 두가지 특성을 모두 가지는 벅-부스트 컨버터의 세 종류 중 어느 하나로 구성될 수 있다.
제어부는 메인 제어부(3300)와 송신 제어부(3400)로 구성될 수 있다.
메인 제어부(3300)는 최대 전력 전송 효율과 수신 장치의 전력 요구량, 수신장치의 현재 충전량을 고려하여 상기 변압부(3200)에서 출력되는 직류 전압의 크기를 제어할 수 있다.
또한 상기 메인 제어부(3300)는 전력 전송 방식에 따라 상기 송신 제어부(3400)를 제어할 수 있다. 상기 메인 제어부(3300)는 수신기로부터 충전 방식에 대한 정보를 취득하고, 상기 취득된 충전 방식에 따라 상기 송신 제어부(3400)를 제어할 수 있다.
송신 제어부(3400)는 제1 송신 제어부(3410)와 제2 송신 제어부(3420)로 구성될 수 있다.
제1 송신 제어부(3410) 및 제2 송신 제어부(3420)는 각각 전력 전송 방식에 따라 해당 전력 전송을 제어하기 위한 동작을 수행할 수 있다.
제1 송신 제어부(3410)는 제1 충전 방식으로 전자기 유도 방식의 전력 전송을 제어하기 위한 제어부일 수 있다. 즉, 제1 송신 제어부(3410)는 전력 전송 방식 중 전자기 유도 방식으로 무선전력 수신장치에 전력을 송신하기 위한 동작을 제어할 수 있다. 제1 송신 제어부(3410)는 바람직하게, WPC(Wireless Power consortium) 컨트롤러일 수 있다. WPC컨트롤러는 자기장 공진 방식을 이용해 근거리에 위치한 무선전력 수신장치에 전력을 공급하기 위한 동작을 제어할 수 있다. 또한 WPC컨트롤러는 무선전력 수신장치가 임계 거리 이내에 감지되는 경우 해당 무선전력 수신장치로 전력을 송신하도록 제어할 수 있다. 상기 전력을 송신하기 위한 주파수는 110 내지 205KHz 대역을 사용할 수 있다. 또한 제2 송신 제어부(3420)는 제2 충전방식으로 공진 방식의 전력 전송을 제어하기 위한 제어부일 수 있다. 즉, 제2 송신 제어부(3420)는 전력 전송 방식 중 공진 방식으로 무선전력 수신장치에 전력을 송신하기 위한 동작을 제어할 수 있다. 제2 송신 제어부(3420)는 바람직하게, A4WP(Alliance for Wireless Power)컨트롤러일 수 있다. A4WP컨트롤러는 WPC컨트롤러에 대비하여 원거리의 무선전력 수신장치에 전력을 전송하도록 제어할 수 있다. 또한 A4WP컨트롤러는 블루투스(BLU:Bluetooth) 컨트롤러를 포함(A4WP BLU controller)하여 구성될 수 있다. 따라서 A4WP 블루투스 컨트롤러는 자기 공명방식의 전력을 생성 및 해당 무선전력 수신장치로 전송 시 상기 무선전력 수신장치와 블루투스 통신을 수행하도록 제어할 수 있다. 즉. 상기 블루투스 통신을 통하여 무선전력 수신장치의 무선충전 정보 및 상태 정보를 취득하고, 상기 무선전력 수신장치로 동작 제어신호를 송신할 수 있도록 제어한다. 상기 A4WP 블루투스 컨트롤러는 전력 송신을 위한 주파수와 블루투스 통신을 수행하기 위한 주파수를 상이하게 설정할 수 있다. 바람직하게, 전력을 전송하기 위한 주파수 대역은 6.78MHz이고, 블루투스 통신을 수행하는 주파수 대역은 2.4GHz일 수 있다. 상기한 제1 송신 제어부(3410) 및 제2 송신 제어부(3420)는 한정되지 않는다.
제1 송신 제어부(3410)는 메인 제어부(3300)의 제어에 기초하여 무선전력 수신기를 감지하거나 해당 무선전력 수신기에 전력 전송을 위하여 인에이블되거나 디스에이블될 수 있다.
제1 송신 제어부(3410)는 메인 제어부(3300)의 제어에 기초하여 제2 송신 제어부(3420)보다 우선적으로 활성화될 수 있다. 제1 송신 제어부(3410)는 활성화 상태에서 무선전력 수신장치를 감지하고, 상기 감지된 무선전력 수신장치가 제1 충전 방식에 의해 무선충전되는 장치인지를 확인할 수 있다. 제1 송신 제어부(3410)는 상기 무선전력 수신장치의 충전 방식을 확인하고, 제1 충전 방식이 적용되는 장치인 경우 제1 송신 제어부(3410)의 제어에 기초하여 해당 무선전력 수신장치에 전력 전송을 실행할 수 있다. 또는 제1 송신 제어부(3410)는 메인 제어부(3300)의 제어에 기초하여 수신기로부터 취득된 충전 방식에 대한 정보에 기초하여 동작할 수 있다.
반면, 제1 송신 제어부(3410)는 상기 감지한 충전방식이 제1 충전 방식이 아닌 경우 메인 제어부(3300)의 제어에 기초하여 상기 인에이블된 제1 송신 제어부(3410)를 디스에이블할 수 있다.
또한 제2 송신 제어부(3420)는 메인 제어부(3300)에 제어에 기초하여 제1 송신 제어부(3410)가 디스에이블 된 상태에서 인에이블될 수 있다. 즉, 제2 송신 제어부(3420)는 제1 송신 제어부(3410)가 디스에이블된 상태에서 인에이블되어, 메인 제어부(3300)의 제어에 기초하여 무선전력 수신장치의 충전 방식을 감지할 수 있다. 제2 송신 제어부(3420)는 무선전력 수신장치가 제2 충전 방식이 적용되는 장치인 경우 제2 송신 제어부(3420)의 제어에 기초하여 해당 무선전력 수신장치에 전력 전송을 실행할 수 있다. 또는 제2 송신 제어부(3420)는 메인 제어부(3300)의 제어에 기초하여 수신기로부터 취득된 충전 방식 정보에 기초하여 동작할 수 잇다.
상기한 실시 예에서는 메인 제어부(3300)의 제어에 기초하여 제1 송신 제어부(3410)가 우선 활성화되고 제2 송신 제어부(3420)가 상기 제1 송신 제어부(3410)가 비활성화되면 활성화되는 것으로 설명하였으나 이에 한정하지 않으며, 상기 제1 송신 제어부(3410)와 제2 송신 제어부(3420)는 각각 교호하여 동작할 수 있다.
스위치부(3500)는 메인 제어부(3300)의 제어에 기초하여 제1 송신 제어부(3410) 및 제2 송신 제어부(3420)의 동작에 기초하여 무선전력 수신장치의 충전 방식에 따라 변압부(3200)에서 생성된 전력이 공진 코일 또는 유도 코일 중 어느 하나의 코일로 전달되도록 스위칭할 수 있다.
스위치부(3500)는 메인 제어부(3300)의 제어 신호에 기초하여 유도 방식으로 전력을 전송하는 경우 변압부(3200)에서 출력되는 전력이 제1 전력 변환부(3610)로 출력되도록 스위칭될 수 있다. 또한 스위치부(3500)는 메인 제어부(3300)의 제어 신호에 기초하여 자기 공진 방식으로 전력을 전송하는 경우 변압부(3200)에서 출력되는 전력이 제2 전력 변환부(3620)로 출력되도록 스위칭될 수 있다.
상기 스위치부(3500)는 아날로그 스위치, 모스펫(MOSFET) 또는 트랜지스터 중 어느 하나로 구성되어 스위치 동작을 수행할 수 있다. 상기한 스위치부(3500)는 한정되는 것이 아니며, 스위칭 동작에 의하여 경로 설정이 가능하도록 하는 장치들은 다양하게 적용될 수 있다.
전력변환부(3600)는 수십 KHz ~ 수십 MHz 대역의 스위칭 펄스 신호에 의하여 일정한 레벨의 DC전압을 AC전압으로 변환함으로써 전력을 생성할 수 있다. 전력변환부(130)는 직류 전압을 교류 전압으로 변환함으로써 충전 영역에 진입한 수신장치에서 사용되는 "웨이크업-전력" 또는 충전 전력"을 생성할 수 있다. 상기 웨이크업 전력은 0.1~1mWatt의 미세 전력일 수 있다. 충전용 전력은 수신장치의 배터리를 충전하는데 요구되는 전력 또는 수신장치의 동작에 소비되는 전력일 수 있다. 상기 충전용 전력은 수신장치의 부하에서 소비되는 1mWatt~200Watt의 전력일 수 있다.
전력변환부(3600)는 스위치부(3500)의 스위칭 신호에 기초하여 변압부(3200)로부터 출력되는 DC전압을 증폭하는 전력 증폭기를 포함할 수 있다.
전력변환부(3600)는 인버터(Inverter)로 구성될 수 있다. 전력변환부(3600)는 전력 전송 방식 및 그에 따른 제어부의 제어 하에 변압부(3200)로부터 출력되는 직류 신호를 교류 신호로 변환하고, 변환된 교류 신호의 주파수를 조절할 수 있다. 이를 구현하는 예로 하프 브릿지 인버터(Half bridge inverter) 또는 풀 브릿지 인버터(Full bridge inverter)가 있다. 또한 상기 송신측 직류/교류 변환부(1200)는 출력 신호의 주파수를 생성하는 오실레이터(Ocillator)와 출력 신호를 증폭하는 파워 증폭부를 포함할 수 있다.
전력변환부(3600)는 메인 제어부(3300) 및 송신 제어부(3400)의 제어에 기초하여 무선전력 수신장치의 충전 방식에 따라 제1 전력 변환부(3610)와 제2 젼력 변환부(3720)로 구성될 수 있다.
제1 전력 변환부(3610) 및 제2 전력 변환부(3620)는 서로 다른 방식의 전력 전송을 실행할 수 있다.
제1 전력 변환부(3610)는 자기 유도 방식으로 전력 전송을 하기 위하여 제1 송신 제어부(3410)의 제어에 기초하여 생성되는 전력을 유도 코일(3810)로 공급할 수 있다. 또한 제2 전력 변환부(3620)는 공진 방식으로 전력 전송을 하기 위하여 제2 송신 제어부(3420)의 제어에 기초하여 생성되는 전력을 공진 코일(3820)로 공급할 수 있다.
상기 제1 전력 변환부(3610)와 제2 전력 변환부(3620)는 각각 전송 방식에 따라 서로 다른 주파수를 가진 교류 신호를 생성할 수 있다. 바람직하게, 제1 전력 변환부(3610)는 제1 충전 방식인 유도 방식(WPC)에 따라 제1 송신 제어부(3410)의 제어에 기초하여 110~205KHz의 교류 신호를 생성할 수 있다. 또한, 제2 전력 변환부(3620)는 제2 충전 방식인 공진방식(A4WP)에 따라 제2 송신 제어부(3420)의 제어에 기초하여 6.78MHz의 교류 신호를 생성할 수 있다.
매칭부(3700)는 적어도 하나의 수동 소자 및 적어도 하나의 능동 소자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 매칭부(3700)는 송신장치(3000)와 수신장치 사이의 임피던스 매칭을 수행하여 전력 전송 효율을 극대화 할 수 있다.
매칭부(3700)는 전송 방식에 따라 제1 임피던스 매칭부(3710)와 제2 임피던스 매칭부(3720)를 포함할 수 있다. 상기 제1 임피던스 매칭부(3710)와 제2 임피던스 매칭부(3720)는 각각 젼력 변환부(3600)의 제1 전력 변환부(3610)와 제2 전력 변환부(3620)와 연결될 수 있다.
제1 임피던스 매칭부(3710)는 전력 전송 방식이 자기유도 방식인 경우 제1 직류-교류 변환부(3610)로부터 출력되는 전력에 대한 임피던스 매칭을 수행할 수 있다. 또한 제2 임피던스 매칭부(3720)는 전력 전송 방식이 공진 방식인 경우 제2 직류-교류 변환부(3620)로부터 출력되는 전력에 대한 임피던스 매칭을 수행할 수 있다.
코일부(3800)는 전력 전송 방식에 따라 제1 코일부(3810)와 제2 코일부(3820)로 구성될 수 있다.
제1 코일부(3810)는 무선전력 수신장치가 제1 충전 방식이 적용되는 장치인 경우 즉, 자기유도방식의 충전 장치인 경우 상기 제1 코일부(3810)에 의하여 제1 임피던스 매칭부(3710)로부터 출력되는 전력을 해당 무선전력 수신장치로 출력할 수 있다.
또한 제2 코일부(3820)는 무선전력 수신장치가 제2 충전방식이 적용되는 장치인 경우 즉, 공진방식의 충전 장치인 경우 상기 제2 코일부(3820)에 의하여 제2 임피던스 매칭부(3720)로부터 출력되는 전력을 해당 무선전력 수신장치로 출력할 수 있다.
제1 코일부(3810)와 제2 코일부(3820)는 단수 또는 복수개의 코일로 구성될 수 있다. 제1 코일부(3810) 및 제2 코일부(3820)의 코일이 복수개로 구성되는 경우 서로 중첩되어 배치될 수 있고, 중첩되는 면적은 자속 밀도의 편차와 자기장의 간섭 현상을 고려하여 결정될 수 있다.
또한 무선전력 전송장치(300)는 통신부(미도시)를 포함할 수 있다. 통신부는 무선전력 수신장치에 구성되는 통신부와 소정의 방식으로 양방향 통신을 수행할 수 있다. 그 예로써, NFC(Near Field Communication), Zigbee통신. 적외선 통신, 가시광선 통신, 블루투스 통신 등을 이용하여 통신을 수행할 수 있다.
또한 통신부는 무선전력 수신장치와 상호 전력 정보를 송수신할 수 있다. 이때 전력 정보는 수신장치의 배터리 용량, 배터리 잔량, 충전 횟수, 사용량, 데이터 비율 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한 통신부는 상기 수신장치로부터 취득되는 전력 정보를 기초하여 수신장치의 충전 기능을 제어하는 충전 기능 제어 신호를 송신할 수 있다.
충전 기능 제어 신호는 수신장치를 제어하여 충전 기능을 인에이블 또는 디스에이블하게 하는 제어신호일 수 있다.
통신부는 아웃-밴드 형식으로 통신을 수행하거나, 인밴드 형식으로 통신을 수행할 수 있다.
상기한 바와 같은 구성에 기초하여 이하 도 6에서는 본 발명의 실시예에 따른 무선전력 송신장치에서의 무선전력 전송 동작을 상세히 설명한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 무선전력 전송 동작 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 메인 제어부(3300)는 제1 송신 제어부(3410)를 활성화하고(S602) 수신장치의 감지를 위한 신호를 출력할 수 있다.(S604)
메인 제어부(3300)는 수신장치로부터 상기 출력된 신호에 대한 응담신호를 수신하였는지를 판단하여 수신장치가 감지되는지를 확인할 수 있다(S606)
메인 제어부(3300)는 수신장치로부터 상기 출력된 신호에 대한 응답신호가 감지되면 해당 수신장치는 제1 송신 제어부(3410)에 의해 전력 전송이 실행되는 제1 충전 방식의 수신장치인 것으로 판단할 수 있다. 따라서 메인 제어부(3300)는 상기 수신장치로부터 요구되는 충전량 정보를 포함하는 충전 정보를 수신할 수 있다.(S608)
메인 제어부(3300)는 상기 충전 정보에 기초하여 제1 송신 제어부(3410)를 제어하여 제1 충전 방식으로 전력을 생성하고 상기 생성된 전력을 해당 수신장치로 출력할 수 있다.(S610)
반면, 메인 제어부(3300)는 상기 제1 송신 제어부(3410)의 활성화에 따라 상기 수신장치로부터 응답신호가 수신되지 않거나 상기 수신장치가 감지되지 않 경우 상기 제 1 송신 제어부(3410)의 상태를 비활성화 상태로 천이할 수 있다.(S612)
이후 메인 제어부(3300)는 제2 송신 제어부(3420)의 상태를 비활성화 상태에서 활성화 상태로 천이할 수 있다.(S614)
메인 제어부(3300)는 제2 송신 제어부(3420)가 활성화되면 수신장치의 감지를 위한 신호를 출력할 수 있다.(S616)
메인 제어부(3300)는 수신장치로부터 상기 출력된 신호에 대한 응답신호를 수신하였는지 판단하여 수신장치가 감지되는지를 확인할 수 있다.(S618)
메인 제어부(3300)는 수신장치로부터 상기 출력된 신호에 대한 응답신호가 감지되면 해당 수신장치는 제2 송신 제어부(3420)에 의해 전력 전송이 실행되는 제2 충전 방식의 수신장치인 것으로 판단할 수 있다. 따라서 메인 제어부(3300)는 상기 수신장치로부터 요구되는 충전량 정보를 포함하는 충전 정보를 수신할 수 있다.(S620)
메인 제어부(3300)는 상기 충전정보에 기초하여 제2 송신 제어부(3420)를 제어하여 제2 충전 방식으로 전력을 생성하고 상기 생성된 전력을 해당 수신장치로 출력할 수 있다.(S622)
상기한 실시 예에서는 메인 제어부(3300)의 제어에 기초하여 송신 제어부들을 활성화/비활성화하여 상기 수신장치가 감지되는지를 판단하는 것으로 예를 들어 설명하였다. 하지만 이외에도 통신부를 통하여 상기 수신장치로부터 충전 방식 정보를 요청하고 그에 따른 응답신호를 취득하여 상기 수신장치로부터 취득된 충전 방식 정보에 기초하여 상기 송신 제어부를 제어할 수 있다.
1000,3000: 무선전력 송신장치
1100, 3100: 송신측 교류/직류 변환부
1110: 정류기
1120: 송신측 직류/직류 변환부
1200,3600: 송신측 직류/교류 변환부
3610: 제1 직류-교류 변환부 3620: 제2 직류-교류 변환부
1300,3700: 송신측 임피던스 매칭부
3710: 제1 임피던스 매칭부 3720: 제2 임피던스 매칭부
1400, 3800: 송신 코일부
3810: 제1 코일부 3820: 제2 코일부
1500: 송신측 통신 및 제어부
1510: 송신측 제어부
1520: 송신측 통신부
2000: 무선전력 수신장치
2100: 수신측 코일부
2200: 수신측 임피던스 매칭부
2300: 수신측 교류/직류 변환부
2400: 수신측 직류/직류 변환부
2500: 부하부
2600: 수신측 통신 및 제어부
2610: 수신측 제어부
2620: 수신측 통신부
3200: 변압부
3300: 메인 제어부
3400: 송신 제어부
3410: 제1 송신 제어부 3420: 제2 송신 제어부
3500: 스위치부

Claims (7)

  1. 제1 전력 전송 방식을 감지하기 위한 제1 신호를 전송하고, 미리 정해진 제1 시간 동안 상기 제1 감지 신호에 대응하는 제1 응답 신호를 감지하는 제1 감지 단계;
    제2 전력 전송 방식을 감지하기 위한 제2 감지 신호를 전송하고, 미리 정해진 제2 시간 동안 상기 제2 감지 신호에 대응하는 제2 응답 신호를 감지하는 제2 감지단계;
    상기 제1 전력 전송 방식과 상기 제2 전력 전송 방식 중 수신된 응답 신호에 기초하여 무선전력 수신장치에 대한 전력 전송 방식을 결정하는 단계;
    상기 결정된 전력 전송 방식에 따라 전력 레벨을 조절하는 단계;
    상기 결정된 무선전력 전송 방식으로 상기 무선전력 수신장치에 상기 레벨이 조절된 전력을 전송하는 단계;를 포함하고,
    상기 제1 감지 단계 및 상기 제2 감지 단계는 교차 동작하는 무선전력 송신방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 결정된 전력 전송 방식으로 전력 전송 시 다른 전력 전송 방식의 감지 동자 및 전력 전송 동작은 비활성화되는 무선전력 송신방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 감지 단계 도는 상기 제2 감지 단계 중 어느 하나의 감지 단계를 우선으로 실행하고,
    상기 우선으로 전송된 감지 신호에 대응하는 응답 신호에 대하여 미리 정해진 시간 동안 수신 여부를 확인하는 무선전력 송신 방법.
  4. 제3항에 있어서
    상기 미리 정해진 시간 동안 상기 응답 신호가 미수신되면 차순위 감지 신호를 전송하는 무선전력 송신방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전력 전송 방식을 결정하는 단계는
    상기 제1 감지 단계 또는 상기 제2 감지 단계에서 수신된 상기 제1 응답신호 또는 상기 제2 응답신호 중 어느 하나의 응답신호에 기초하여 상기 무선전력 전송 방식이 결정되는 무선전력 송신방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 결정된 전력 전송 방식으로 전력 전송이 종료될 때는 상기 제1 감지 단계 또는 상기 제2 감지 단계 중 어느 하나의 감지 단계를 우선으로 실행하는 무선전력 송신방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 응답신호 및 상기 제2 응답신호는 상기 무선전력 수신장치의 충전 정보를 포함하는 무선전력 송신방법.









KR1020170068187A 2017-06-01 2017-06-01 무선전력 송신장치 및 송신방법 KR101779747B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170068187A KR101779747B1 (ko) 2017-06-01 2017-06-01 무선전력 송신장치 및 송신방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170068187A KR101779747B1 (ko) 2017-06-01 2017-06-01 무선전력 송신장치 및 송신방법

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150023677A Division KR20160100755A (ko) 2015-02-16 2015-02-16 무선전력 송신장치 및 송신방법

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170115241A Division KR20170105467A (ko) 2017-09-08 2017-09-08 무선전력 송신방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170067169A true KR20170067169A (ko) 2017-06-15
KR101779747B1 KR101779747B1 (ko) 2017-10-10

Family

ID=59217413

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170068187A KR101779747B1 (ko) 2017-06-01 2017-06-01 무선전력 송신장치 및 송신방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101779747B1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111226374A (zh) * 2017-09-29 2020-06-02 惠普发展公司，有限责任合伙企业 无线电力发送
CN113577358A (zh) * 2021-07-07 2021-11-02 北京小米移动软件有限公司 灭菌模组的控制方法、装置、电器设备和存储介质
KR20220141828A (ko) * 2020-06-24 2022-10-20 엘지전자 주식회사 무선 전력 송신 장치 및 전자 기기

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010118191A1 (en) * 2009-04-08 2010-10-14 Access Business Group International Llc Selectable coil array
TWI587597B (zh) * 2012-02-17 2017-06-11 Ｌｇ伊諾特股份有限公司 無線電力傳輸器，無線電力接收器，以及無線電力傳輸系統的電力傳輸方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111226374A (zh) * 2017-09-29 2020-06-02 惠普发展公司，有限责任合伙企业 无线电力发送
CN111226374B (zh) * 2017-09-29 2024-06-07 惠普发展公司，有限责任合伙企业 用于无线电力发送的方法、系统和计算机可读介质
KR20220141828A (ko) * 2020-06-24 2022-10-20 엘지전자 주식회사 무선 전력 송신 장치 및 전자 기기
CN113577358A (zh) * 2021-07-07 2021-11-02 北京小米移动软件有限公司 灭菌模组的控制方法、装置、电器设备和存储介质
CN113577358B (zh) * 2021-07-07 2023-07-14 北京小米移动软件有限公司 灭菌模组的控制方法、装置、电器设备和存储介质

Also Published As

Publication number Publication date
KR101779747B1 (ko) 2017-10-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10396599B2 (en) Wireless power transmission apparatus and wireless power transmission method
US20180138756A1 (en) Wireless power transmission system and method for driving same
KR101775234B1 (ko) 무전전력전송 시스템 및 이의 구동 방법.
US20180316388A1 (en) Wireless power transmitter, wireless power receiver, and wireless system, for transmitting and receiving wireless signal, and operating method therefor
KR20170043393A (ko) 코일 장치와 코일 장치의 제조 방법 및 코일 장치를 포함하는 무선전력전송장치 그리고 무선전력수신장치
KR101764974B1 (ko) 무전전력전송 시스템 및 이의 구동 방법.
KR20170020143A (ko) 무전전력전송 시스템 및 이의 구동 방법.
US20180205268A1 (en) Method for operating wireless power transmission device
KR20160038410A (ko) 무선전력전송 시스템
KR20170016626A (ko) 무선전력전송 시스템 및 이의 구동 방법.
KR101779747B1 (ko) 무선전력 송신장치 및 송신방법
US20190222060A1 (en) Wireless power transmitter and receiver
US20190027968A1 (en) Wireless power transmitter and receiver
KR20170102454A (ko) 무전전력전송 시스템 및 이의 구동 방법.
KR101792936B1 (ko) 무선 전력 수신기 및 그의 동작 방법
KR20170139319A (ko) 무선 전력 송신기 및 수신기
KR20180021559A (ko) 무선 전력 송신기
KR20170142678A (ko) 무선 전력 송신기 및 무선 전력 수신기
KR20170044321A (ko) 무선전력송신장치와 무선전력수신장치 및 이의 구동 방법.
KR20170137494A (ko) 무선 전력 송신기
KR20160070539A (ko) 무선전력 송신부
KR20170005589A (ko) 무선 전력 송신 장치 및 무선 전력 송신 시스템
KR20160070540A (ko) 무선전력 송신부
KR20170082281A (ko) 무선 전력 전송 시스템에서 무선 전력 송신기 및 수신기
KR20170105467A (ko) 무선전력 송신방법

Legal Events

Date Code Title Description
A107 Divisional application of patent
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
A107 Divisional application of patent
GRNT Written decision to grant